麻省理工學院（MIT）研究團隊首次直接測量到鬆弛鐵電體的 3D 原子結構。這些材料廣泛應用於超聲波、聲納和高效率感測器等技術，但其複雜無序結構數十年來一直是科學謎團。相較標準晶體中原子排列整齊有序，鬆弛鐵電體的特徵在於化學無序，極度敏感於電場變化。
這項發現顯示，材料內部的極化區域比領先模擬預測的更小且更複雜。MIT 材料科學與工程系 Kyocera 教授 James LeBeau 表示：「現在我們更清楚了解內部機制，就能更好地預測並設計所需材料特性。
」他補充：「研究界仍在開發工程化這些材料的方法，但要預測其特性，必須驗證模型是否正確。」
化學無序映射技術
研究團隊採用多片電子成像術（multi-slice electron ptychography）繪製鬆弛鐵電體中電荷的 3D 分佈。這項技術以納米級電子探針掃描材料，捕捉重疊繞射圖案，隨後透過演算法重建高解析度 3D 原子與極化結構圖。結果揭示標準模型忽略的「化學無序」層級，特別觀察到鉛鎂鈮酸鹽-鉛鈦酸鹽合金內難以捉摸的納米區域，從而映射驅動優異能量儲存與感測性能的原子交互作用。
此前這些結構細節無法直接測量。
共同第一作者 Menglin Zhu 解釋：「我們依序掃描每個位置，獲取繞射圖案產生重疊區域，演算法利用這些資訊迭代重建物體的 3D 結構與電子波函數。」
技術還發現許多「極化區域」——賦予材料效能的電荷簇——遠小於預期。將數據整合至電腦模擬，超越隨機模型，精準呈現特定化學物種與電荷狀態如何協調驅動材料行為。LeBeau 指出：「材料科學正融入更多複雜性至設計流程，無論金屬合金或半導體，AI 進步與計算工具強化均有助益。
但若模型不準確且無驗證方式，便是垃圾進垃圾出。此技術助我們理解材料行為並驗證模型。」研究結果刊載於《Science》期刊。